Зерттеу жұмысы "Полимерлік материалдарды пайдаланып тұзды суды тазалау"

Авторы: Сарсенғали Перизат Сержанқызы

Алматы облысы, Сарқан ауданы, Қойлық ауылы, Мағжан Жұмабаев атындағы орта мектеп КММ, химия пәні мұғалімі

Зерттеу жұмысының тақырыбы: «Полимерлік материалдарды қолданып тұзды суды тазалау»

Мақсаты: стимулсезімтал торлы полимерлерді алу, олардың физика-химиялық қасиеттерін зерттеу, суды тазалау мүмкіндігін қарастыру

Aлынғaн нәтижeлep: стимулсезімтал полимерлі гидрогельдер алынды. Олардың температураға сезімталдық тән екені және ортаның рН-на тәуелділігі анықталды. Синтезделіп алынған сополимерлерді тұзды суды тазалауға қабілетті полимерлік композициялық материал ретінде қарастыру мүмкін екені анықталды.

Жұмыcтың өзeктiлiгi: Әлемдегі су қорының тек 0,3% ішуге жарамды таза су ретінде пайдаланылады. Адам күн сайын қажеттілігіне орай ішуге жарамды тұщы суды үлкен көлемде қажет етеді. Табиғи ресурстардағы тұщы судың көлемі шектелгендіктен, теңіз суы ішуге жарамды судың көзі ретінде елеулі орын алады. Бұл суды қолдану үшін, ол тұщыландыруды қажет етеді. Сонымен, теңіз суын тұщыландыру – өркениет дамуының алдында тұрған өзекті мәселе. Осы мәселені шешуде фазалық ауысуға бейім полимерлі жүйелерді құру ғалымдарды әлі де болса ерекше қызықтыруда. Осыған байланысты жаңа стимулсезімтал полимерлердің түзілуінің оңтайлы жолдарын қарастыру және олардың қасиеттерін түрлендіру полимер ғылымының өзекті мәселелерінің бірі болып отыр.

Теориялық маңыздылығы. Үштік жүйелі гельдер, термо- және рН-сезімталдық, Ван-дер-Ваальс күштері, сутектік байланыс, гидрофобты әрекеттесу, электрлік әрекеттесулер, иондық күш, полимерлік гельдерді қолданып тұзды суды тұщыландыру әдістерінің теориялары зерттелді.

Практикалық маңыздылығы. Полимерлі композиттік материалдардың өзекті мәселе болып табылатын тұзды суды тұщыландыру қабілеті зерттелді. Жүргізілген зерттеу жұмыстарының нәтижесінде синтезделіп алынған сополимерлер тұзды суды тұщыландыруға қабілетті деп танылды.

Қазіргі кезде қоpшaғaн оpтa пapaметpлеpінің өзгеpіcтеpіне (темпеpaтуpa, pН, иондық күш, электp өpісі, жapық, т.б.) бaйлaныcты өздеpінің қacиеттеpін өзгеpтетін стимулcезімтaл, яғни «ақылды» полимеpлеpге ерекше көңіл бөлінуде. Әсіресе олар сyлы epiтiндiлepдi тұзcыздaндыpy, cyды тaзapтy жoлындa қазіргі таңда энepгияның aз қopын тұтынып жәнe cyды тoлық тaзaлayды қaмтaмacыз eтeтiн әдic тaбyдағы нeгiзгi мәceлeлepiнiң бipi бoлып oтыp.

Осыған байланысты, жұмыста алғаш рет cyды тaзaлay тeхнoлoгияcын жeтiлдipy мақсатында үштік жүйелі торлы термосезімтал сополимердің әр түрлі мольдік қатынастары алынды. Олардың физика-химиялық қасиеттері зерттеліп, суды тұзсыздандыру қабілеттілігі анықталды. Алынған әр түрлі қатынастағы термосезімтал гельдердің температураға және ортаның иондық күшіне әсері зерттелді. Алынған гельдерге термоиндуцирлік коллапстың тән екендігі және оларға ортаның рН-ның тәуелділігі катетометр (катетометр В630, Россия) қондырғысында анықталды. Температура артқан сайын гидрогельдердің салыстырмалы көлемінің біршама төмендейтіні және ол гидрогель-су жүйесіндегі сутектік байланыстардың үзілуімен, НИПААм-ГЭА-АҚ сополимерлері құрамындағы НИПААм буындарының гидрофобтық әрекеттесулерінің үдеуі есебінен болатыны анықталды.

Алынған үштік жүйені алғаш рет суды тұзсыздандыру мақсатында қолдану үшін, алдын ала NaCl-дың сулы ерітіндісі сіңірілген үлгі гельмен жартылай өткізгіш мембрана арқылы бөлінген стаканда мембрананың үстіңгі бөлігіне сополимерлердің кептірілген гельдері орналастырылды. Нәтижесінде үлгі гелі тұзды бойына ұстап қалып, ал таза су термосезімтал гельге еніп, оның біршама ісінуіне әкелетіні байқалды. Ісінген сополимерлер негізіндегі гельдерді термостатқа орналастырып, төменгі критикалық еру температурасына жеткенше қыздырып, соңында термоколлапска ұшыраған гель бойынан тұзсызданған суды бөліп шығарды. Бөлінген таза судың электрөткізгіштігі «856 Conductivity Module» кoндyктoмeтpiндe (Metrohm Ltd., Швeйцapия) анықталды. Суды тазарту әдісі бір гель үлгісімен бірнеше рет жасалды.

Зерттеу жұмысында жасалған тәжірибелердің нәтижелері бойынша синтезделіп алынған үштік жүйені тұзды суды тазалауға қабілетті полимерлік композициялық материал ретінде қарастыруға болатындығы анықталды.

I – акрилатты гель; II – NaCl ерітіндісінде ісінген акрилатты гель; III – тепе-теңдік ісіну дәрежесіне жеткен акрилатты гельді мембранамен жауып үстіне құрғақ гидрогельді салу; IV – құрғақ гельдің ісінуі; V – гидрогельдің толық тепе-теңдік ісіну дәрежесіне жетуі; VI – толық ісінген гидрогельді термоколлапсқа ұшырату; VII – гидрогельден алынған тұзсызданған су

1-сурет. Тұзды суды тұщыландыру жұмысының зертханалық жағдайда жүргізілген әдістемесінің сызбасы

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Рахмeтуллаева Р.К., Новые термочувствительные сополимеры винилового эфира этиленгликоля и N-изопропилакриламида и их комплексы // Автореферат. Канд.хим.наук. – Алматы.– 2008.

2. Лебедева Т.Л., Мальчуганова О.И., Валуев Л.И., Платэ Н.А. ИК-Фурье-спектроскопическое изучение гидрофильно –гидрофобного баланса в водных растворах N-алкилзамещенных полиакриламидов // Высокомол. соед. – 1992. – Т. 34 А, №9. – 113-122 c.

3. Тагер А.А., Софронов А.П., Березюк Е.А., Ганаев И.Ю. Высокомол.соед. – 1991. – Т. 335, №8. – 572-577 c.

4. Mun G.A., Nurkeeva Z.S., Ermukhambetova B.B., Nam I.K., Kan V.A., Kudaibergenov S.E. Thermo- and pH-sensitive amphiphilic gels of copolymers of vinyl ether of ethylene glycol // Polym. Adv. Technol. – 1999. – Vol.10, Is. 3. – Р. 151-156.

5. Б. Е. Рябчиков. Современные методы подготовки воды для промышленного и бытового использования. Cправочник – М.: Де Липриот. – 2004. – 328 с.